第三章风化作用与坡地重力地貌第二节

1、第三章 风化作用与坡地重力地貌 外动力作用 风化 侵蚀搬运堆积第一节 风化作用与风化壳一、风化作用 风化风化是指岩石发生物理的和化学的变化。是指岩石发生物理的和化学的变化。 风化作用风化作用是指在地表常温常压环境中，使岩石的是指在地表常温常压环境中，使岩石的物理性状和化学成分发生变化的作用。物理性状和化学成分发生变化的作用。风化作用是其它外营力的先锋。风化作用是其它外营力的先锋。风化作用的实质是环境变了，为了与新的环境求得平风化作用的实质是环境变了，为了与新的环境求得平衡，适应新的环境而发生的变化衡，适应新的环境而发生的变化风化作用也可以发生在海底，在海水的作用下进行，有人风化作用也可以发生在

2、海底，在海水的作用下进行，有人称之为海底风化作用。如：黑云母称之为海底风化作用。如：黑云母 海绿石，火山灰海绿石，火山灰蒙蒙脱石，就是海底风化作用的结果。脱石，就是海底风化作用的结果。意义：学科意义：学科 ；工程建设；寻找矿产；工程建设；寻找矿产 岩石在风化过程中，扩大了孔隙和裂隙，由于风化裂隙的沟岩石在风化过程中，扩大了孔隙和裂隙，由于风化裂隙的沟通性较好，有利于大气降水的渗入，所以在有较厚风化层的风通性较好，有利于大气降水的渗入，所以在有较厚风化层的风化裂隙中，能找到较好的地下水。它属于孔隙、裂隙的潜水类化裂隙中，能找到较好的地下水。它属于孔隙、裂隙的潜水类型故埋藏较浅，水量一般不大，但常

3、年不干。特别是在历经多型故埋藏较浅，水量一般不大，但常年不干。特别是在历经多次构造变动的岩浆岩和变质岩地区，这种类型的地下水湿较为次构造变动的岩浆岩和变质岩地区，这种类型的地下水湿较为普遍的。普遍的。 寻找风化层内的地下水，地貌条件非常重要，因为风化层中寻找风化层内的地下水，地貌条件非常重要，因为风化层中的地下水总是随地形的起伏，有高处向低处流，集中于面积较的地下水总是随地形的起伏，有高处向低处流，集中于面积较大的低洼处，群山怀抱的洼地中心、围椅形的山谷出口、两山大的低洼处，群山怀抱的洼地中心、围椅形的山谷出口、两山夹一沟的沟口、几条沟口交汇处、山扭头的扭弯内侧以及大山夹一沟的沟口、几条沟口交

4、汇处、山扭头的扭弯内侧以及大山坡脚等地都是风化层潜水汇集的有利地段。坡脚等地都是风化层潜水汇集的有利地段。 风化作用的分类：风化作用的分类： 物理风化物理风化 化学风化化学风化 生物分化生物分化（一）物理风化作用 物理风化的定义：物理风化的定义： 是指岩石在地表环境中由大变小、由粗变细的机械是指岩石在地表环境中由大变小、由粗变细的机械破碎，岩石化学成分并未变化，这种风化作用称物理破碎，岩石化学成分并未变化，这种风化作用称物理风化。风化。 物理风化的结果：物理风化的结果： 物理风化一般不引起化学成分的改变，而引起岩物理风化一般不引起化学成分的改变，而引起岩石崩解成碎屑。石崩解成碎屑。 大块岩石大

5、块岩石 小块岩石；小块岩石； 完整岩石完整岩石 分散岩石；分散岩石； 体积变化体积变化 ：a.a.单个体积由大变小；单个体积由大变小； b.b.总体积总体积 大；大； 表面积由小表面积由小 变大。变大。 卸荷裂隙是指由于自然地质作用或人工开采卸荷裂隙是指由于自然地质作用或人工开采使岩体应力释放和调整而形成的裂隙。使岩体应力释放和调整而形成的裂隙。 1、因岩石卸荷释重而引起的剥离作用、因岩石卸荷释重而引起的剥离作用Half Dome, Yosemite Valley, California A、冻融风化：、冻融风化： 冻融风化是在寒冷地区，因气温变化于冻融风化是在寒冷地区，因气温变化于0c上下，

6、上下，岩石裂隙或空隙中的水反复冻结和融化，造成岩石岩石裂隙或空隙中的水反复冻结和融化，造成岩石崩解破碎。崩解破碎。 B、盐分结晶破坏、盐分结晶破坏2、外来晶体在岩石裂隙中的挤压作用、外来晶体在岩石裂隙中的挤压作用盐分结晶风化作用盐蚀作用 3 3、热力风化、热力风化 热力风化是指岩石因其内部热应力作用而产生热力风化是指岩石因其内部热应力作用而产生的机械破碎。的机械破碎。热力风化作用高密度山火过程 球状风化 球状风化4、生物活动对岩石机械风化作用的影响作用方式：作用方式： 根劈作用：树根沿岩石裂隙生长，楔入岩隙，扩根劈作用：树根沿岩石裂隙生长，楔入岩隙，扩展裂隙，展裂隙， 把岩石挤开，这种作用称为

7、根劈作用。把岩石挤开，这种作用称为根劈作用。 动物作用动物作用根劈作用根劈作用（二）化学风化作用 化学风化作用：化学风化作用： 化学风化作用是指位于地表的岩石矿物在水、大化学风化作用是指位于地表的岩石矿物在水、大气、生物的相互作用下发生氧化、溶解、水解、水气、生物的相互作用下发生氧化、溶解、水解、水化等一系列化学反应，因而改变了岩石的物理性质化等一系列化学反应，因而改变了岩石的物理性质和化学成分，甚至形成新的矿藏物，破坏了原来岩和化学成分，甚至形成新的矿藏物，破坏了原来岩石的结构，使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层，石的结构，使岩石疏松甚至逐渐变成松散的土层，这种作用称为化学风化作用。这种作用称

8、为化学风化作用。主要类型：溶解、水解、水化、碳酸盐化、氧主要类型：溶解、水解、水化、碳酸盐化、氧化等几种方式。化等几种方式。 化学风化作用的影响因素：水、温度和大气。化学风化作用的影响因素：水、温度和大气。1、溶解作用：水对岩石的直接溶解。、溶解作用：水对岩石的直接溶解。按溶解度的大小排列顺序如下：食盐溶解度的大小排列顺序如下：食盐 石膏石膏 方方解石解石 橄榄石橄榄石 辉石辉石 角闪石角闪石 滑石滑石 蛇纹蛇纹石石 绿帘石绿帘石 长石长石 黑云母黑云母 白云母白云母 石英。石英。也不同。也不同。溶解作用的结果：增加地下水的化学成分，形溶解作用的结果：增加地下水的化学成分，形成盐碱地或盐湖、加

9、剧岩石风化。成盐碱地或盐湖、加剧岩石风化。 化学风化作用的类型化学风化作用的类型溶解作用H2O + CO2 + CaCO3 - Ca+2 + 2HCO3- 2 2、水解作用、水解作用水解作用的定义：水解作用的定义： 水解作用是指矿物与水发生反应而分解的作用。水解作用是指矿物与水发生反应而分解的作用。水解作用的化学原理：水解作用的化学原理： 离子置换反应。离子置换反应。正长石水解反应化学方程式：正长石水解反应化学方程式：K2O.Al2O3.6SiO2+3H2O AL2O3 SiO2 H2O+2KOH+4SiO2 高岭土3 3、水化作用、水化作用水化作用的定义：水化作用的定义： 水化作用是指水与一

10、些不含水的矿物相化合，水水化作用是指水与一些不含水的矿物相化合，水参与到矿物的晶格中，改变了原来矿物的分子结构，参与到矿物的晶格中，改变了原来矿物的分子结构，形成新的矿物。形成新的矿物。水化作用的结果：水化作用的结果： 改变矿物的物理性质，如硬度变小、密度降低、改变矿物的物理性质，如硬度变小、密度降低、体积膨胀，加速岩石风化。体积膨胀，加速岩石风化。4 4、碳酸盐化作用、碳酸盐化作用碳酸盐化作用的定义：碳酸盐化作用的定义：碳酸与岩石中的金属离子发生反应形成碳酸盐，碳酸与岩石中的金属离子发生反应形成碳酸盐，这种作用称为碳酸盐化作用。这种作用称为碳酸盐化作用。石灰岩的溶解反应：石灰岩的溶解反应：

11、CaCO3 + H2O + CO2 Ca（HCO3）2 5 5、氧化作用、氧化作用氧化作用的原理：氧化作用的原理：举例：黄铁矿经氧化形成褐铁矿举例：黄铁矿经氧化形成褐铁矿2FeS2+O2+ H2O 2FeSO4+ H2SO412FeSO4+ 3O2+6 H2O 4 Fe2 (SO4) 3 +4Fe(OH)3Fe2 (SO4) 3 +6 H2O 2Fe(OH)3+3H2SO4主要是自然界铁的氧化过程氧化作用6、生物化学风化作用生物化学风化作用的原理：生物化学风化作用的原理：举例：铁细菌作用使亚铁盐变成高价铁盐举例：铁细菌作用使亚铁盐变成高价铁盐Plant Growth Root Growth -

12、 Root growth extends into rock fractures, expand and bust the rock apartAnimal BurrowingTermite mounds, Northern Territory, AustraliaRoots wedge into pores and crevices. When the roots grow, the rock splits.Lichens produce weak acids that chemically weather rock岩石上的苔藓与地衣的风化作用二、风化壳（一）风化壳的概念一）风化壳的概念1、

13、风化壳的定义、风化壳的定义2、影响风化壳厚度的因素、影响风化壳厚度的因素3、风化壳的垂直分带、风化壳的垂直分带土壤风化碎石风化块石风化裂隙2、风化壳的分带及特征 a.全风化带-岩石完全变色、结构完全破坏，仅外观保持岩体状态，用手压成散沙状。 b.强风化带-岩石大部分变色、结构大部分破坏、矿物变质，形成次生矿物，岩体完整性较差。 c.弱风化带-岩石部分变色、部分岩体结构已遭破坏，部分矿物变质，形成了沿裂隙面的风化夹层，凤凰裂隙发育，岩体的完整性较强。 d.微风化带-岩石沿节理面已变色、岩石结构未变，与新鲜岩石不易区别。那么是否在所有的地方都能看到四个风化带吗？ （二）风化壳的发育阶段1、物理风化

14、阶段、物理风化阶段岩屑型风化壳岩屑型风化壳 岩石遭受物理风化作用，崩解破碎，形成岩屑岩石遭受物理风化作用，崩解破碎，形成岩屑型风化壳。型风化壳。 该类风化壳主要形成于寒冷气候和干旱地带，由于气温低、干旱，化学元素极不活跃，有微弱的化学风化作用，使部分硅酸盐矿物风化成水云母和水绿泥石等风化程度低的矿物。（二）风化壳的发育阶段2 2、化学风化为主的阶段、化学风化为主的阶段 （1 1）化学风化的早期阶段）化学风化的早期阶段富钙阶段富钙阶段 硅铝酸岩中的硅铝酸岩中的K K、NaNa、CaCa、MgMg等离子与溶液中的等离子与溶液中的ClCl- -、 SOSO4 4 2-2- 结合，形结合，形成氯化物、

15、硫酸盐，并随水流失。成氯化物、硫酸盐，并随水流失。 在低洼的地方，硫酸盐富集，形成硅铝在低洼的地方，硫酸盐富集，形成硅铝- -硫酸盐型风化壳。硫酸盐型风化壳。 在风化原地，相对难溶的碳酸盐相对富集，形成硅铝在风化原地，相对难溶的碳酸盐相对富集，形成硅铝- -碳酸盐型风化壳。碳酸盐型风化壳。岩石中的岩石中的 溶解溶解 汇集汇集 硫酸盐型硫酸盐型可溶矿物可溶矿物 于水于水 结晶结晶 风化壳风化壳化学风化的早期阶段化学风化的早期阶段相对难溶的碳酸盐相对难溶的碳酸盐 形成硅铝形成硅铝- -碳酸盐碳酸盐在原地相对富集在原地相对富集 型风化壳型风化壳2 2、化学风化为主的阶段、化学风化为主的阶段（2）化学

16、风化的中期阶段（硅铝粘土型风化壳或高岭土）化学风化的中期阶段（硅铝粘土型风化壳或高岭土型风化壳），也叫富硅铝阶段。型风化壳），也叫富硅铝阶段。 氯化物、硫酸盐、碳酸盐等淋溶迁移，甚至一些胶体氯化物、硫酸盐、碳酸盐等淋溶迁移，甚至一些胶体状的二氧化硅也开始迁移，状的二氧化硅也开始迁移，硅铝酸盐硅铝酸盐被分解为高岭土、蒙被分解为高岭土、蒙脱石等粘土矿物残留原地，形成硅铝脱石等粘土矿物残留原地，形成硅铝粘土型风化壳或高岭土型风化壳。这一粘土型风化壳或高岭土型风化壳。这一阶段又大量硅铝富集，因此又称为富硅铝阶段。阶段又大量硅铝富集，因此又称为富硅铝阶段。 化学风化的中期阶段化学风化的中期阶段岩石中的可

17、溶矿物岩石中的可溶矿物 溶解溶解 随水流失随水流失碳酸盐岩溶蚀碳酸盐岩溶蚀 随水迁移流失随水迁移流失硅铝酸岩硅铝酸岩 粘土矿物残留粘土矿物残留 硅铝硅铝-粘土型粘土型被分解被分解 原地，硅铝富集原地，硅铝富集 风化壳风化壳 2、化学风化为主的阶段（3）化学风化的晚期阶段（铁铝型风化壳或砖红壤风化）化学风化的晚期阶段（铁铝型风化壳或砖红壤风化壳），也叫富铁铝阶段壳），也叫富铁铝阶段 风化壳发育到晚期阶段，化学风化进行得比较彻底，风化壳发育到晚期阶段，化学风化进行得比较彻底，硅酸盐矿物已被分解，可迁移的元素基本上都流失，残硅酸盐矿物已被分解，可迁移的元素基本上都流失，残留下难分解的铁铝化合物，形成

18、铁铝型风化壳或砖红壤留下难分解的铁铝化合物，形成铁铝型风化壳或砖红壤风化壳。这一阶段也称为富铁铝阶段。由于风化壳中富风化壳。这一阶段也称为富铁铝阶段。由于风化壳中富含三氧化二铁，所以呈红色。含三氧化二铁，所以呈红色。Al2O3- 2SiO2-2H2O +nH2O Al2O3- nH2O +2SiO2-H2O岩石中的可溶矿物岩石中的可溶矿物 溶解溶解 随水流失随水流失碳酸盐岩溶蚀碳酸盐岩溶蚀 随水迁移流失随水迁移流失硅铝酸岩硅铝酸岩 粘土矿物残留原地粘土矿物残留原地粘土矿物风化粘土矿物风化 SiO2流失流失二氧化硅与二氧化硅与Al2O3分离分离 Al2O3 Fe2O3富集富集 化学风化的晚期阶段

19、化学风化的晚期阶段（三）影响风化壳发育的因素 各地风化壳可以发育到哪个阶段，产生哪种各地风化壳可以发育到哪个阶段，产生哪种类型的风化壳，取决与当地的自然条件，决不是类型的风化壳，取决与当地的自然条件，决不是在任何地区的风化壳都能发展到化学风化的晚期在任何地区的风化壳都能发展到化学风化的晚期阶段。阶段。 影响风化壳发育的因素很多，主要是气候、影响风化壳发育的因素很多，主要是气候、地貌、岩性、地质构造和风化壳发育的时间等。地貌、岩性、地质构造和风化壳发育的时间等。 1、气候条件、气候条件 气候是控制岩石风化的最普遍、最重要的因素。气候是控制岩石风化的最普遍、最重要的因素。在不同的气候下，风化壳的发

20、育阶段和风化壳的类在不同的气候下，风化壳的发育阶段和风化壳的类型都是不同的。因此风化壳具有显著的地带性特征。型都是不同的。因此风化壳具有显著的地带性特征。高寒气候：碎屑型风化壳高寒气候：碎屑型风化壳干旱气候：硅铝干旱气候：硅铝-硫酸盐型风化壳硫酸盐型风化壳温带半干旱气候：硅铝温带半干旱气候：硅铝-碳酸盐型风化壳碳酸盐型风化壳温带湿润气候：硅铝温带湿润气候：硅铝-粘土型风化壳粘土型风化壳亚热带气候：红、黄壤型风化壳亚热带气候：红、黄壤型风化壳热带气候：砖红壤型风化壳热带气候：砖红壤型风化壳气候与风化壳类型气候与风化壳类型2、地貌条件、地貌条件 平坦的地形有利于形成深厚的风化壳。平坦的地形有利于形

21、成深厚的风化壳。 坡向的影响坡向的影响 地形影响：水、热条件的重新分配，从而影响风 化作用的强度。 控制：风化产物的转移。 风化过程与地貌条件的关系十分密切。 3、岩性与时间、岩性与时间 岩石的成分对风化壳的发育也很强的影响。如：岩石的成分对风化壳的发育也很强的影响。如： 在热带气候下，各种岩石几乎都能发育形成砖红壤型风化壳；在热带气候下，各种岩石几乎都能发育形成砖红壤型风化壳； 同一种岩石在不同的气候下，发育形成风化壳是不同的；同一种岩石在不同的气候下，发育形成风化壳是不同的； 岩性单一的岩石，在不同气候下的风化产物可能都是相同的，如石英的风化岩性单一的岩石，在不同气候下的风化产物可能都是相

22、同的，如石英的风化产物都是相同的产物都是相同的二氧化硅。二氧化硅。 风化作用持续的时间长短，直接影响风化壳的发育程度。风化作用持续的时间长短，直接影响风化壳的发育程度。风化剥蚀的能力，它取决于岩石的一系列物理特性和化学特性风化剥蚀的能力，它取决于岩石的一系列物理特性和化学特性 它包括它包括:a.成分的单一性或复杂性，b.岩石及组成矿物的热容量与导热率，c.孔隙度和裂隙度，d.透水性，e.可溶性。 更重要的是，上述各因素在岩石相对稳定性方面的作用大小， 在不同的地理环境下，首先是不同的气候条件下是各不相同的。气候与岩性的组合气候与岩性的组合在某一种气候条件下，岩石A的稳定性大于B，可是到了另一种

23、气候条件下，也许B的稳定性大于A。 风化作用的地貌意义： 1.一切外营力的先锋，其他外营力的前提； 2.风化作用是有选择性的，不同岩石抵抗风化的能力是有差异的（即选择性风化）； 3.差异取决于：矿物的成分，岩石的热容量、导热率、岩石的 结构、岩石的孔隙度、裂隙度、岩石的透水性、可溶性。 4.上述作用取决于气候条件： 干旱区：以物理风化为主，起作用的主要是岩石的成分、热容量、导热率、岩石的结构。 湿热区：以化学风化为主，起作用的主要是岩石的孔隙度、裂隙度、透水性、可溶性。 总之，风化作用一方面为其他营力作用过程总之，风化作用一方面为其他营力作用过程 作了准备，是整个地貌发育过程的先导，并积极作了

24、准备，是整个地貌发育过程的先导，并积极参与了地貌的形成过程。参与了地貌的形成过程。第二节 坡地重力地貌 重力地貌（重力地貌（Gravity landform）是指坡面上的风化碎屑、不稳定岩是指坡面上的风化碎屑、不稳定岩体、土体主要在重力并常有一定水分参与作用下，以单个落石或整体沿体、土体主要在重力并常有一定水分参与作用下，以单个落石或整体沿坡向下运动所导致的一系列独特的地貌。坡向下运动所导致的一系列独特的地貌。 块体运动块体运动(Mass movement)：坡地重力所移动的物质多系块体形：坡地重力所移动的物质多系块体形式，故称为块体运动。式，故称为块体运动。 我国是一个多山的国家，因此坡地地

25、貌问题在我国占有十分重要的地位，在山区开展大规模的工农业建设和国防建设，遇到了不少坡地地貌问题。如滑坡、山崩、泥石流等，这些地貌过程，有时切断道路、毁坏厂矿、阻塞河道、损坏农田、掩埋村镇，给国家、人民造成了巨大的损失，因此从生产建设上来说，要求对坡地地貌进行很好的研究。 从地貌学学科本身来说，坡地发育过程是地貌学的基本理论问题之一，一直为国际、国内所重视，我国交通部和铁道部所属的一些生产科研单位，结合交通建设中遇到的坡地问题，开展了大量的研究，生产实践的需要推动着坡地问题的研究、发展。一、块体运动的力学分析（一）坡面上的土粒岩屑或石块的运动（一）坡面上的土粒岩屑或石块的运动 1、坡面土粒岩屑或

26、石块运动的力学分析、坡面土粒岩屑或石块运动的力学分析 块体运动的力学图解A. 块体处于稳定状态块体处于稳定状态 B 块体处于极限平衡状态块体处于极限平衡状态T=Gsin，N=Gcosf= =N=Gcos f=N tg=Gcostg坡面上的土、石块等的稳定条件应是：坡面上的土、石块等的稳定条件应是： Tf GsinGcostg tgtg （二）块体运动的整体位移 当块体运动发生在岩土体内部时，块体运动首先要克服粘结力和摩擦当块体运动发生在岩土体内部时，块体运动首先要克服粘结力和摩擦力，才能发生位移。力，才能发生位移。 其块体运动的抗滑强度为：其块体运动的抗滑强度为：f=Ntg+ CA 在理论上：

27、在理论上： 当当K=1时，岩体或土体处于极限平衡状态；时，岩体或土体处于极限平衡状态； 当当K1时，岩体或土体处于不稳定状态；时，岩体或土体处于不稳定状态； 当当K1时，岩体或土体处于稳定状态。时，岩体或土体处于稳定状态。 K(稳定系数稳定系数)= TACtgN（一）蠕动（一）蠕动 蠕动时指斜坡上的土体、岩体和它们的风化物质在重力的作用下，顺坡向下发生的十分缓慢的移动现象。速度每年小的只有若干毫米，大的可达几十厘米。位移量虽然很小，但长期的积累也会给生产建设带来危害。 根据蠕动体的性质、规模，可将蠕动分为两类：松散层蠕动、岩层蠕动。松散层蠕动 松散层蠕动是指斜坡上的土体，由于冷热干 湿变化而引

28、起体积胀缩，并在重力作用下发生缓慢的顺坡向下 移动。 引起松散层蠕动的因素有：引起松散层蠕动的因素有： a.温差变化和干湿变化（寒冷地区冻融作用） b.粘土含量（干湿变化对粘土的影响特别大） c.坡度（2530）过小？过大？ 基岩岩层蠕动基岩岩层蠕动 暴露于地表的岩层在重力的作用下发生的 十分缓慢的移动。岩层上部及其风化碎屑层顺坡向下呈弧形弯 曲，但并不扰乱层序。引起岩层蠕动的原因及特征： a.湿热地区 干湿和温差变化，寒冷地区湿冻融交替 b.岩层蠕动多发生在坡度较陡（3545）主要在页岩、千 枚岩、片岩、粘土岩等柔性岩层组成的山坡上。 c.蠕动深度一般小于35m。 雨滴激溅作用蠕 动坡地土壤

29、蠕动的结果岩层蠕动弯曲岩层蠕动弯曲Rock creep, Marathon, Texas岩层蠕动弯曲岩层蠕动弯曲斜坡上的碎屑物质在热胀冷缩的反复作用下移动的示意图（二）崩塌（二）崩塌（Collapse）1、崩塌的定义、崩塌的定义 在陡峻的山坡上，巨大的岩体、土体或碎屑层，主在陡峻的山坡上，巨大的岩体、土体或碎屑层，主要在重力作用下，常常突然发生沿坡向下急剧倾倒、崩要在重力作用下，常常突然发生沿坡向下急剧倾倒、崩落现象，在被脚处形成倒石堆或岩屑堆。这种现象称为落现象，在被脚处形成倒石堆或岩屑堆。这种现象称为崩塌。崩塌。 崩塌形成条件和触发因素崩塌形成条件和触发因素 松散层组成的坡地，当松散层组成

30、的坡地，当坡度超过它的休止角时则可发生崩塌，一般要大于坡度超过它的休止角时则可发生崩塌，一般要大于4545，由坚硬岩石组成的坡地，一般要在由坚硬岩石组成的坡地，一般要在50506060才会发生才会发生崩塌。崩塌。2、崩塌的特点：、崩塌的特点：1）、运动速度极快；）、运动速度极快；2）、运动形式：）、运动形式：倾倒、翻转、跳跃、崩解；倾倒、翻转、跳跃、崩解；3）、堆积特征：）、堆积特征： 崩塌体破碎后，碎屑呈水平方崩塌体破碎后，碎屑呈水平方向的分选。向的分选。 2、崩塌的形成条件和触发因素、崩塌的形成条件和触发因素 （1）崩塌的形成条件）崩塌的形成条件 地貌条件：高陡的悬崖地貌条件：高陡的悬崖

31、岩性条件：坚硬的岩石，垂直节理发育（或下部掏蚀作用）岩性条件：坚硬的岩石，垂直节理发育（或下部掏蚀作用） 构造条件：地质构造及其组合方式构造条件：地质构造及其组合方式 气候条件：强烈的物理风化、差异风化气候条件：强烈的物理风化、差异风化 （2）触发因素）触发因素 暴雨、强烈的冰雪融化、爆破、地震和人工开挖坡脚等。暴雨、强烈的冰雪融化、爆破、地震和人工开挖坡脚等。 3、崩塌的类型；、崩塌的类型； 根据发生崩塌坡地的组成物质、地貌部位及其运动特征，可划分为根据发生崩塌坡地的组成物质、地貌部位及其运动特征，可划分为崩塌崩塌(山崩山崩)、散落和塌岸。、散落和塌岸。 （1）崩塌：崩塌一般发生在高峻、陡峭

32、）崩塌：崩塌一般发生在高峻、陡峭l的山坡，深切峡谷的谷坡，高陡的山坡，深切峡谷的谷坡，高陡的人工边坡等地貌部位。的人工边坡等地貌部位。 （2）散落：）散落： 位于斜坡的的悬崖、危石、不稳定岩块或碎屑，主要因重力位于斜坡的的悬崖、危石、不稳定岩块或碎屑，主要因重力作用沿坡成群向下滚落呈跳跃式崩落观象称为散落。单个大石块崩落称为落作用沿坡成群向下滚落呈跳跃式崩落观象称为散落。单个大石块崩落称为落石。石。 （3）塌岸：在河流的凹岸、海或湖蚀崖等地貌部位，由于河、湖或海水）塌岸：在河流的凹岸、海或湖蚀崖等地貌部位，由于河、湖或海水对岸边的冲刷与淘蚀，使得坡基部被淘空，上部的土体大去文撑而发生河岸对岸边

33、的冲刷与淘蚀，使得坡基部被淘空，上部的土体大去文撑而发生河岸整块下挫坍落的现象，称为坍岸。整块下挫坍落的现象，称为坍岸。4、崩塌堆积地貌、崩塌堆积地貌 崩落下来的大量石块、碎屑物或土体堆积在陡崖的坡脚或较开阔的山崩落下来的大量石块、碎屑物或土体堆积在陡崖的坡脚或较开阔的山麓地带，形成倒石堆麓地带，形成倒石堆(talus)。 倒石堆的形态和规模与崩塌陡崖的高度、陡度、山坡坡麓的坡度等因倒石堆的形态和规模与崩塌陡崖的高度、陡度、山坡坡麓的坡度等因素有关。素有关。 链子崖危岩体链子崖危岩体链子崖危岩体链子崖危岩体链子崖崩塌链子崖崩塌 白白 岩岩 崩崩 塌塌 2002年8月24日凌晨1时58分，清江茅

34、坪滑坡后部（高程约560m）左侧白岩危岩体发生了一次方量约25万方的山体崩塌。崩塌时刻产生的地震，周围几公里内居民均有感觉。巨大的灰岩块石从相对高差200m的崖壁倾泻而下，呈舌状堆积于茅坪滑坡520560m高程一带。 崩塌发生后的8月26日，可以发现茅坪滑坡中后部的诸多变化：高程485m一带出现一条长数十米的跌坎状地裂缝，跌坎高1m；高程460m一幢土木平房已严重开裂并向后倾斜。崩塌体前缘附近见大量地裂缝。 危岩体主要由二叠系栖霞组巨厚层状石灰岩组成，危岩体下伏泥盆系、石炭系软弱的砂页岩夹煤层，煤层厚0.52.5m，平均厚1.5m。上世纪七十年代，危岩体下伏石炭系内有大规模采煤活动，至2000

35、年12月停止一切乱采活动。几十年的采掘活动，极大破坏了白岩危岩体的完整性。危岩体顶部发育大量拉裂缝，近年自然冲沟干枯，树木枯萎。 整个危岩体体积估计超过1000万m3，其崖脚高程在510620m，崖顶高程在650800m。此次发生的崩塌，体积超过20万m3，其中后壁宽170m，倾角近直立达840，壁高110m，堆石体坡角380。目前，危岩体上安装有监测设备。 这次发生的危岩体崩塌主要归因于采空区的自然演化，对崖下茅坪滑坡产生了极为不利影响，但不是滑坡活动诱发的。今后还有发生类似崩塌的可能性。白岩崩塌不会造成对堵江的直接影响。白岩危岩体远观白岩危岩体远观茅坪滑坡及其上部近期发生的白岩崩塌全景茅坪

36、滑坡及其上部近期发生的白岩崩塌全景重重 庆庆 武武 隆隆 崩崩 塌塌 (三三) 滑坡滑坡(Landslide) 坡面上大量土体、岩体或其他碎屑堆积，主要在重力和水的作用下，沿一坡面上大量土体、岩体或其他碎屑堆积，主要在重力和水的作用下，沿一定的滑动面整体下滑的现象称为滑坡。定的滑动面整体下滑的现象称为滑坡。 滑坡是山区常见的、严重的自然灾害。滑坡是山区常见的、严重的自然灾害。 滑坡的特征：滑坡的特征： 运动速度：差异大，从极快到极慢；运动速度：差异大，从极快到极慢； 运动形式：整体运动；运动形式：整体运动； 堆积特征：滑坡体多保留原状，或分级、分条、分块。堆积特征：滑坡体多保留原状，或分级、分

37、条、分块。 长江西陵峡中的新滩长江西陵峡中的新滩长江三峡新滩滑坡长江三峡新滩滑坡 1985年年6月月12日日长江三峡新滩滑坡 1985年6月12日新 滩 滑 坡1、滑坡的地貌特征、滑坡的地貌特征1）滑坡体）滑坡体 4）滑坡舌与滑坡鼓丘）滑坡舌与滑坡鼓丘2）滑动面或滑动带）滑动面或滑动带 5）滑坡湖与滑坡洼地）滑坡湖与滑坡洼地3）滑坡后壁与滑坡台阶）滑坡后壁与滑坡台阶 6）滑坡裂缝）滑坡裂缝 滑坡体滑坡体(slip mass)是指斜披上向下是指斜披上向下滑动的那部分土体或岩体称之为滑坡体。滑动的那部分土体或岩体称之为滑坡体。 滑坡体以滑动面与其下未滑动的地滑坡体以滑动面与其下未滑动的地层分开。滑

38、坡体与周围未滑动岩土体在层分开。滑坡体与周围未滑动岩土体在平面上的分界线称之为滑坡周界。平面上的分界线称之为滑坡周界。 滑坡体的体积也即滑坡规模，其大滑坡体的体积也即滑坡规模，其大小差异巨大。小差异巨大。 滑动面或滑动带滑动面或滑动带 滑动面滑动面(slip plane)是指滑坡体沿之下滑的是指滑坡体沿之下滑的面。面。 滑动面的形状与滑坡体的物质类型、地滑动面的形状与滑坡体的物质类型、地质构造和斜坡地貌等有关。均质土体的滑动质构造和斜坡地貌等有关。均质土体的滑动面为近似半圆弧形；形成于单斜地层中滑动面为近似半圆弧形；形成于单斜地层中滑动面一般为倾斜的平面。面一般为倾斜的平面。 滑动面有时只有一

39、个，有时有几个。滑动面有时只有一个，有时有几个。 有时滑动面附近的土体有明显的扰动或有时滑动面附近的土体有明显的扰动或拖曳褶皱等现象，构成滑动带。拖曳褶皱等现象，构成滑动带。滑坡后壁滑坡后壁(slip cliff)与滑坡台阶与滑坡台阶 沿滑坡体与坡上方未动土石体之间，由一半沿滑坡体与坡上方未动土石体之间，由一半圆形的围椅状陡崖分开，这个陡崖称为圆形的围椅状陡崖分开，这个陡崖称为滑坡壁。滑坡壁。 一般坡度为一般坡度为60一一80度，高度数厘米至数米度，高度数厘米至数米不等。滑坡壁是滑动面露出的部分，它的高度不等。滑坡壁是滑动面露出的部分，它的高度代表滑坡下滑的距离。如滑坡壁上方坡面出现代表滑坡下

40、滑的距离。如滑坡壁上方坡面出现几条与滑坡坚平行的裂缝，可能孕育着新的滑几条与滑坡坚平行的裂缝，可能孕育着新的滑动带。动带。 滑坡体下滑时，因滑体各段移动速度的差滑坡体下滑时，因滑体各段移动速度的差异，产生分支滑动面，使滑坡体分裂成为几个异，产生分支滑动面，使滑坡体分裂成为几个错台，称之为错台，称之为滑坡台阶滑坡台阶(slip-off slope terraces)。 滑坡舌与滑坡鼓丘滑坡舌与滑坡鼓丘 滑坡体前缘常呈舌状突出，称为滑坡体前缘常呈舌状突出，称为滑坡舌滑坡舌(slip tongue)。 滑体在滑动过程中，滑坡舌前面常因受阻、滑体在滑动过程中，滑坡舌前面常因受阻、挤压而鼓起，称挤压而鼓

41、起，称滑坡鼓丘滑坡鼓丘(slip hill)。 滑坡湖与滑坡洼地滑坡湖与滑坡洼地 滑坡滑动后，在滑坡壁下部和滑坡台阶滑坡滑动后，在滑坡壁下部和滑坡台阶的后缘，即滑坡台阶的反坡处，常常形成的后缘，即滑坡台阶的反坡处，常常形成滑坡洼地。滑坡洼地。 有时滑坡洼地因地面积水或地下水出有时滑坡洼地因地面积水或地下水出露而形成露而形成滑坡湖滑坡湖或湿地。或湿地。6）滑坡裂隙）滑坡裂隙 （1）环状拉张裂隙）环状拉张裂隙 （2）剪切裂隙）剪切裂隙 （3）鼓张裂隙）鼓张裂隙 （4）扇形张裂隙）扇形张裂隙 环状拉张裂缝环状拉张裂缝 环状拉张裂缝分布在滑坡壁的后缘，与环状拉张裂缝分布在滑坡壁的后缘，与滑坡壁方向大致

42、吻合。滑坡壁方向大致吻合。 环状拉张裂缝由滑坡体向下滑动时产生环状拉张裂缝由滑坡体向下滑动时产生的拉力造成的，属拉张性质的裂缝。的拉力造成的，属拉张性质的裂缝。 剪切裂缝剪切裂缝 剪切裂缝主要分布在滑坡体中部及两侧，剪切裂缝主要分布在滑坡体中部及两侧，因滑动土体与相邻不动土体之间相对位移产生因滑动土体与相邻不动土体之间相对位移产生的剪切力造成的。的剪切力造成的。 根据滑体两侧的剪切裂缝可圈出滑坡的范根据滑体两侧的剪切裂缝可圈出滑坡的范围。如两侧剪切裂缝逐步贯通，则预示滑坡将围。如两侧剪切裂缝逐步贯通，则预示滑坡将发生滑动。发生滑动。 鼓张裂缝鼓张裂缝 鼓张裂缝分布在滑体的下部，因滑体下滑鼓张裂

43、缝分布在滑体的下部，因滑体下滑受阻，使土体隆起形成的张开裂缝。受阻，使土体隆起形成的张开裂缝。 扇形张裂缝扇形张裂缝 扇形张裂缝扇形张裂缝 在滑坡体最前缘，因滑坡舌向在滑坡体最前缘，因滑坡舌向两侧扩散而形成的扇形或放射状张裂缝。两侧扩散而形成的扇形或放射状张裂缝。2、滑坡的力学机制及其形成条件、滑坡的力学机制及其形成条件 1）滑坡滑动的力学机制）滑坡滑动的力学机制K=1，斜坡体处于极限平衡；，斜坡体处于极限平衡；k1，斜坡处于稳定状态；，斜坡处于稳定状态；k1，斜坡处于不稳定状态。，斜坡处于不稳定状态。 K=滑力矩总抗滑阻力矩1122DGRBADGf2）滑坡的形成条件）滑坡的形成条件（1）地貌

44、条件）地貌条件 斜坡地貌特征决定了斜坡内部应力分布斜坡地貌特征决定了斜坡内部应力分布状态及地表流水特征，特别是斜坡的高度、坡状态及地表流水特征，特别是斜坡的高度、坡度和外形是决定滑动力大小的主要因素。度和外形是决定滑动力大小的主要因素。 坡度：坡度：2040度的斜坡易发生滑坡；度的斜坡易发生滑坡； 河流侵蚀凹岸易发生滑坡；河流侵蚀凹岸易发生滑坡； 凸形坡易发生滑坡凸形坡易发生滑坡. （2）斜坡物质组成）斜坡物质组成 不同土体和岩体的工程力学特征不同，它不同土体和岩体的工程力学特征不同，它们的抗剪强度、抗风化、抗软化、抗冲刷的能们的抗剪强度、抗风化、抗软化、抗冲刷的能力也不同，发生滑坡的频率也不

45、一样。力也不同，发生滑坡的频率也不一样。 一般来说，由粘土矿物组成的岩石如泥岩、一般来说，由粘土矿物组成的岩石如泥岩、页岩、煤系、片岩和千枚岩等及其风化物易发页岩、煤系、片岩和千枚岩等及其风化物易发生滑坡。粘土和松散堆积层浸水后，粘聚力骤生滑坡。粘土和松散堆积层浸水后，粘聚力骤降，大大增加其可滑性。这些地层被称之为易降，大大增加其可滑性。这些地层被称之为易滑地层。滑地层。（3）地质结构）地质结构 岩层的各种结构面，如层面、片理面、断岩层的各种结构面，如层面、片理面、断层面、解理面、堆积层内的分界面及其基底层面、解理面、堆积层内的分界面及其基底面、地下水含水层的顶底面、风化壳中风化程面、地下水含

46、水层的顶底面、风化壳中风化程度不同的分界面等，常常构成滑动带的软弱面。度不同的分界面等，常常构成滑动带的软弱面。特别当岩层结构面的倾向与坡向一致，岩层的倾特别当岩层结构面的倾向与坡向一致，岩层的倾角又小于斜坡的坡角时，最易发生滑坡。角又小于斜坡的坡角时，最易发生滑坡。 岩石力学参数岩石力学参数抗压强度抗压强度（kg/cm2）内聚力内聚力C(kg/cm2)内摩擦角内摩擦角（度）（度）上侏罗统砂岩上侏罗统砂岩1500-180091-10055-58上三叠统砂岩上三叠统砂岩1600-185095-12058-60中侏罗统泥岩中侏罗统泥岩5202548中三叠统泥灰岩中三叠统泥灰岩500-8504057

47、下三叠统灰岩下三叠统灰岩450-1700115-13555-60下三叠统页岩下三叠统页岩垂直层理垂直层理2.2-3.140-42下三叠统页岩下三叠统页岩平行层理平行层理1.0-1.223-25 结构面力学参数结构面力学参数天然状态天然状态饱和状态饱和状态内聚力内聚力内摩擦角内摩擦角内聚力内聚力内摩擦角内摩擦角泥化夹层泥化夹层0.43200.318砂岩层面砂岩层面0.8290.626页岩层面页岩层面0.62320.4828灰岩层面灰岩层面0.15290.1127泥灰岩层面泥灰岩层面0.6270.523灰岩间泥岩夹层灰岩间泥岩夹层0.8220.620（4）地下水的作用）地下水的作用 地下水的作用是

48、促使滑坡发生的极重要的原因。地下水的作用是促使滑坡发生的极重要的原因。 地下水浸湿斜坡上的物质，显著地降低其抗剪强度。实验证明，当地下水浸湿斜坡上的物质，显著地降低其抗剪强度。实验证明，当粘土的含水量增加至粘土的含水量增加至35%时，抗剪强度会降低时，抗剪强度会降低60%以上，泥岩或页岩以上，泥岩或页岩饱水时的抗剪强度，比天然状态下的抗剪强度降低饱水时的抗剪强度，比天然状态下的抗剪强度降低30一一40%。 如果地下水在隔水顶板上汇集成层，还会对上覆岩层产生浮托力，如果地下水在隔水顶板上汇集成层，还会对上覆岩层产生浮托力，降低抗滑力。降低抗滑力。 地下水还能溶解土石中易溶物质，使土石成分发生变化

49、，逐渐降低地下水还能溶解土石中易溶物质，使土石成分发生变化，逐渐降低其抗剪强度。其抗剪强度。 地下水位升高，还会产生很大的静水与动水压力。地下水位升高，还会产生很大的静水与动水压力。 这些都有利于滑坡的产生。这些都有利于滑坡的产生。（1）斜坡形态的改变）斜坡形态的改变 切坡：切坡： 在坡顶堆土在坡顶堆土3）促使滑坡滑动的原因）促使滑坡滑动的原因（2）降雨与水位的变化）降雨与水位的变化 大雨、暴雨以及相随的大量地下水的活动，大雨、暴雨以及相随的大量地下水的活动，使土体容重骤增，加大滑动力，减小抗滑力，使土体容重骤增，加大滑动力，减小抗滑力，导致产生滑坡。有些地区甚至出现导致产生滑坡。有些地区甚至

50、出现“大雨大滑、大雨大滑、小雨小滑小雨小滑”的现象。的现象。 山区河流水位具有很大变幅，高水位时，山区河流水位具有很大变幅，高水位时，滑带浸水范围扩大，增加土体容重，降低抗滑滑带浸水范围扩大，增加土体容重，降低抗滑强度。在水位骤降时，滑坡体动压力增大，浸强度。在水位骤降时，滑坡体动压力增大，浸水部分上浮力和静水反压力都减少，因之，河水部分上浮力和静水反压力都减少，因之，河岸不少滑坡常在水位骤降时发生。岸不少滑坡常在水位骤降时发生。（3）震动影响）震动影响地面沉陷地面沉陷：质纯的砂或粗粉砂层如遇到震动，：质纯的砂或粗粉砂层如遇到震动，颗粒将重新排列，这种过程如发生在地下水面颗粒将重新排列，这种过

51、程如发生在地下水面以上，将引起地面沉陷。以上，将引起地面沉陷。砂或粉砂的液化砂或粉砂的液化：如果发生在地下水面以下，：如果发生在地下水面以下，则引起浸水的砂或粉砂的液化，发生流动，所则引起浸水的砂或粉砂的液化，发生流动，所以湿润的砂质斜坡受到震动后就很不稳定。以湿润的砂质斜坡受到震动后就很不稳定。 破坏岩石的结构破坏岩石的结构：促使发生滑坡：促使发生滑坡3、滑坡的类型及其发展阶段、滑坡的类型及其发展阶段1）滑坡的类型）滑坡的类型A、按滑动面与岩体结构面之间的关系分：、按滑动面与岩体结构面之间的关系分： 同类土滑坡、顺层滑坡、切层滑坡；同类土滑坡、顺层滑坡、切层滑坡；B、按滑坡体的厚度分：浅（几

52、米）、中层（几、按滑坡体的厚度分：浅（几米）、中层（几20米）、深层（米）、深层（20米）米）滑坡；滑坡；C、按滑坡的滑动年代分：古、老、新、正在发展中的滑坡；、按滑坡的滑动年代分：古、老、新、正在发展中的滑坡；D、按滑坡的运动形式分：牵引式滑坡、推动式滑坡、按滑坡的运动形式分：牵引式滑坡、推动式滑坡。顺倾坡顺倾坡是指坡面走向和倾向与岩层走向和倾向是指坡面走向和倾向与岩层走向和倾向一致或接近一致的层状结构岩体斜坡的统称。一致或接近一致的层状结构岩体斜坡的统称。顺层滑坡顺层滑坡是指斜坡岩体沿岩层层面、软弱夹层是指斜坡岩体沿岩层层面、软弱夹层面或层间错动面剪切滑移而形成的滑坡。面或层间错动面剪切滑

53、移而形成的滑坡。切层滑坡切层滑坡是指滑动面的倾向与地层的倾向相反，是指滑动面的倾向与地层的倾向相反，且滑动面切穿地层而形成的滑坡。且滑动面切穿地层而形成的滑坡。牵引式滑坡牵引式滑坡是坡斜坡的下部首先发生滑是坡斜坡的下部首先发生滑坡，并使斜坡中上部的岩土体失稳，相继坡，并使斜坡中上部的岩土体失稳，相继从下至上形成滑坡。从下至上形成滑坡。推动式滑坡推动式滑坡是斜坡的中上部先发生滑坡，并推动斜坡中下部岩土是斜坡的中上部先发生滑坡，并推动斜坡中下部岩土体发生滑坡。体发生滑坡。2）滑坡的发展阶段）滑坡的发展阶段（1）蠕动变形阶段）蠕动变形阶段 由于各种因素的影响，斜坡岩土体强度逐渐降低或斜坡内部剪切应力不断增